【摘 要】
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超级马氏体不锈钢（SMSS）的性能优异、生产成本较低,如今已被广泛用于生产油气开采及输送设备的零部件。近年来,全球对油气的需求日益增长,推动油气开采产业不断向环境恶劣的地区延伸,对SMSS的性能提出了更高要求。为了进一步改善综合性能,满足更为严苛的工况,SMSS有向着高Cr型发展的趋势。基于上述原因,本文自行设计了一种新型Cr17 SMSS,对其进行不同工艺的热处理。采用Thermo-Calc模拟
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超级马氏体不锈钢（SMSS）的性能优异、生产成本较低,如今已被广泛用于生产油气开采及输送设备的零部件。近年来,全球对油气的需求日益增长,推动油气开采产业不断向环境恶劣的地区延伸,对SMSS的性能提出了更高要求。为了进一步改善综合性能,满足更为严苛的工况,SMSS有向着高Cr型发展的趋势。基于上述原因,本文自行设计了一种新型Cr17 SMSS,对其进行不同工艺的热处理。采用Thermo-Calc模拟软件、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）观察、研究材料微观结构的演变规律;利用洛氏硬度计、万能试验机表征材料的力学性能;使用电化学工作站分析材料的耐蚀性能。主要研究结果如下:经1000～1150℃淬火处理后,Cr17 SMSS的组织由马氏体基体及铁素体组成,前者呈板条状,后者以长条状或岛状两种形貌分布。升高淬火温度,在铁素体含量增加及原始奥氏体长大这两种因素共同作用下,Cr17 SMSS的洛氏硬度和延伸率逐渐下降;抗拉强度和耐点蚀性能均呈先增后降的趋势。Cr17 SMSS经1100℃淬火后具有较好的综合性能,此时抗拉强度达到最高的1050 MPa,塑性和耐蚀性能均处于较高水平,延伸率、腐蚀电流密度及传质电阻分别为11.7%、1.08μA·cm-2及2.134×10~5Ω·cm~2。Cr17 SMSS经1100℃淬火,550～700℃回火后的组织除基体马氏体外,还共存铁素体、逆变奥氏体及M23C6型碳化物。回火温度升高,马氏体逐渐细化,逆变奥氏体的析出受相变驱动力增加及稳定性下降的共同影响,含量先增后减,650℃时最多为34.4%,此时其形核位置可以是板条的边界处或碳化物附近的富Ni区,形核方式为扩散机制。逆变奥氏体对Cr17 SMSS力学性能的影响重大,其含量变化造成洛氏硬度及抗拉强度先减后增,二者均在650℃达到最小值（21.8 HRC、894 MPa）;延伸率的变化趋势为先增加后减少,650℃时达到最大值22.4%。相比于不含逆变奥氏体的淬火态,含量为34.4%的回火试样延伸率提高了91.5%,而抗拉强度仅下降了14.9%,说明存在逆变奥氏体可以在保持Cr17SMSS高强度的同时,大幅提高其延伸率。此外,逆变奥氏体还对改善Cr17 SMSS的耐点蚀性能起到重要作用,增多其含量,使传质电阻升高、腐蚀电流密度下降,在650℃回火时,二者分别达到最大值1.43×10~5Ω·cm~2及最小值1.51μA·cm-2,此时耐点蚀性能最佳。
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